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1、 實 驗 九 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 設 計 實 驗 原 理 設 計 任 務 設 計 要 求實 驗 目 的 1 研 究 單 相 橋 式 整 流 、 電 容 濾 波 電 路 的特 性 。2 掌 握 串 聯(lián) 型 晶 體 管 穩(wěn) 壓 電 源 主 要 技 術指 標 的 測 試 方 法 。3 研 究 三 端 集 成 穩(wěn) 壓 器 的 特 點 和 性 能 指標 的 測 試 方 法 。4 了 解 集 成 穩(wěn) 壓 器 擴 展 性 能 的 方 法 。 一 、 實 驗 目 的 1.串 聯(lián) 型 晶 體 管 穩(wěn) 壓 電 源 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 由 電 源 變 壓 器 、 整 流 、 濾 波 和 穩(wěn)壓 電 路 四 部

2、 分 組 成 ， 其 原 理 框 圖 如 圖 9.1 所 示 。 圖 9.1 直 流 穩(wěn) 壓 電 源 框 圖二 、 實 驗 原 理 電 源 變 壓 器 : 將 交 流 電 網(wǎng) 電 壓 u1變 為 合 適 的 交 流 電 壓 u2。整 流 電 路 : 將 交 流 電 壓 u2變 為 脈 動 的 直 流 電 壓 u3。濾 波 電 路 : 將 脈 動 直 流 電 壓 u3轉 變 為 平 滑 的 直 流 電 壓 u4。穩(wěn) 壓 電 路 : 清 除 電 網(wǎng) 波 動 及 負 載 變 化 的 影 響 , 保 持 輸 出 電 壓 uo的 穩(wěn) 定 。直流穩(wěn)壓電源的組成和功能 Exit 圖 9.2 串 聯(lián) 型 穩(wěn)

3、壓 電 源 實 驗 電 路TDZR+-VI +-VO-+ R1RwR“wR2AT : 電 源 調 整 管R、 DZ： 穩(wěn) 壓 電 路 ， 提 供 基 準 電 壓A： 比 較 放 大R1, R2,RW： 取 樣 環(huán) 節(jié)輸 出 電 壓 ： ZW WO VRR RRRV 2 21 += ZW WO VRR RRRV 2 21min += ZWO VR RRRV 2 21max += 串 聯(lián) 反 饋 式 穩(wěn) 壓 電 路 工 作 原 理當 輸 入 電 壓 VI增 加 （ 或IO減 小 ） 時 ， 導 致 輸 出電 壓 VO增 加 ， 反 饋 電 壓VF隨 之 增 加 ， VF與 VREF相 比 較 ，

4、其 差 值 電 壓 經(jīng)比 較 放 大 后 使 VB和 IB 、 IC減 小 ， 調 整 管 T的 c-e間 電 壓 vCE增 大 ， 使 VO下 降 ， 從 而 維 持 VO基 本穩(wěn) 定 。 比 環(huán) 有 差 調 整 系 統(tǒng)TDZR+-Vi +-VO-+ R1RwR“wR2 RLIOVREF VFA 隨 著 半 導 體 工 藝 的 發(fā) 展 ， 穩(wěn) 壓 電 路 也 制 成 了 集 成器 件 。 由 于 集 成 穩(wěn) 壓 器 具 有 體 積 小 ， 外 接 線 路 簡 單 、使 用 方 便 、 工 作 可 靠 和 通 用 性 等 優(yōu) 點 ， 因 此 在 各 種 電子 設 備 中 應 用 十 分 普 遍

5、 ， 基 本 上 取 代 了 由 分 立 元 件 構成 的 穩(wěn) 壓 電 路 。 集 成 穩(wěn) 壓 器 的 種 類 很 多 ， 應 根 據(jù) 設 備對 直 流 電 源 的 要 求 來 進 行 選 擇 。 對 于 大 多 數(shù) 電 子 儀 器 、設 備 和 電 子 電 路 來 說 ， 通 常 是 選 用 串 聯(lián) 線 性 集 成 穩(wěn) 壓器 。 而 在 這 種 類 型 的 器 件 中 ， 又 以 三 端 式 穩(wěn) 壓 器 應 用最 為 廣 泛 。 2. 集 成 穩(wěn) 壓 器 78XX 、 79XX 系 列 三 端 式 集 成 穩(wěn) 壓 器 的 輸 出 電壓 是 固 定 的 ， 在 使 用 中 不 能 進 行 調

6、整 。 78XX 系 列 三 端式 穩(wěn) 壓 器 輸 出 正 極 性 電 壓 ， 一 般 有 5V、 6V、 9V、 12V、15V、 18V 、 24V 七 個 檔 次 ， 輸 出 電 流 最 大 可 達 1.5A（ 加 散 熱 片 ） 。 同 類 型 78M系 列 穩(wěn) 壓 器 的 輸 出 電 流 為0.5A， 78L系 列 穩(wěn) 壓 器 的 輸 出 電 流 為 0.1A。 若 要 求 負極 性 輸 出 電 壓 ， 則 可 選 用 79XX00 系 列 穩(wěn) 壓 器 圖 9.3 為 78XX 系 列 的 外 形 和 接 線 圖 ， 有 三 個 引 出 端 ： 輸 入 端 -1 公 共 端 -2 輸

7、 出 端 -3 除 固 定 輸 出 三 端 穩(wěn) 壓 器 外 ， 尚 有 可 調 式 三 端 穩(wěn) 壓 器 ， 后者 可 通 過 外 接 元 件 對 輸 出 電 壓 進 行 調 整 ， 以 適 應 不 同 的 需 要 。 本 電 路 所 用 集 成 穩(wěn) 壓 器 為 三 端 固 定 正 穩(wěn) 壓 器 7812，它 的 主 要 參 數(shù) 有 ： 輸 出 直 流 電 壓 U0 12V， 輸 出 電 流 L:0.1A， M:0.5A， 電 壓 調 整 率 10mV/V， 輸 出 電 阻 R00.15， 輸 入 電 壓 UI的 范 圍 15 17V 。 因 為 一 般 UI要 比 U0大 3 5V ， 才 能

8、保 證 集 成 穩(wěn) 壓 器 工 作 在 線 性 區(qū) 。圖 9.3 78XX00系 列 外 形 及 接 線 圖 圖 9.4 是 用 三 端 式 穩(wěn) 壓 器 7812構 成 的 單 電 源 電 壓 輸 出 串 聯(lián) 型 穩(wěn)壓 電 源 的 實 驗 電 路 圖 。 其 中 整 流 部 分 采 用 了 由 四 個 二 極 管 組 成 的 橋式 整 流 器 成 品 （ 又 稱 橋 堆 ） ， 內(nèi) 部 接 線 和 外 部 管 腳 引 線 如 圖 9.3所示 。 濾 波 電 容 C1、 C2一 般 選 取 幾 百 幾 千 微 法 。 當 穩(wěn) 壓 器 距 離 整 流濾 波 電 路 比 較 遠 時 ， 在 輸 入

9、端 必 須 接 入 電 容 器 C3（ 數(shù) 值 為 0.33 F ） ， 以 抵 消 線 路 的 電 感 效 應 ， 防 止 產(chǎn) 生 自 激 振 蕩 。 輸 出 端 電 容C4(0.1 F)用 以 濾 除 輸 出 端 的 高 頻 信 號 ， 改 善 電 路 的 暫 態(tài) 響 應 。 圖 9.3 圖 9.4 78XX00系 列 外 形 及 接 線 圖 由 7812構 成 的 串 聯(lián) 型 穩(wěn) 壓 電 源 圖 9.5 (a)為 正 、 負 雙 電 壓 輸 出 電 路 ， 例 如 需 要 U01 15V， U02 15V， 則 可 選 用 78xx和 79xx三 端 穩(wěn) 壓 器 ，這 時 的 UI 應

10、為 單 電 壓 輸 出 時 的 兩 倍 。 當 集 成 穩(wěn) 壓 器 本 身 的 輸 出 電 壓 或 輸 出 電 流 不 能 滿 足 要求 時 ， 可 通 過 外 接 電 路 來 進 行 性 能 擴 展 。 圖 9.5(b)是 一 種 簡單 的 輸 出 電 壓 擴 展 電 路 。 如 7812 穩(wěn) 壓 器 的 3、 2 端 間 輸 出 電壓 為 12V， 因 此 只 要 適 當 選 擇 R 的 值 ， 使 穩(wěn) 壓 管 DW工 作 在穩(wěn) 壓 區(qū) ， 則 輸 出 電 壓 U0 12 Uz， 可 以 高 于 穩(wěn) 壓 器 本 身 的輸 出 電 壓 。 圖 9.5（ a）正 、 負 雙 電 壓 輸 出 電

11、 路 輸 出 電 壓 擴 展 電 路圖 9.5(b) 3.穩(wěn) 壓 電 源 的 主 要 性 能 指 標 :（ 1） .穩(wěn) 壓 系 數(shù) Sv （ 電 壓 調 整 率 ）LR= =O OI I U /USv 常 數(shù) U /U 穩(wěn) 壓 系 數(shù) 定 義 為 ： 當 負 載 保 持 不 變 ， 輸 出 電 壓 相 對 變 化 量 與 輸 入 電 壓 相 對 變 化 量 之 比 ， 即 由 于 工 程 上 常 把 電 網(wǎng) 電 壓 波 動 10 做 為 極 限 條 件 ， 因此 也 有 將 此 時 輸 出 電 壓 的 相 對 變 化 U0 U0做 為 衡 量指 標 ， 稱 為 電 壓 調 整 率 。 常 數(shù)=

12、 IVOOo IVR(2) 穩(wěn) 壓 電 路 的 輸 出 電 阻輸 出 電 阻 反 映 了 穩(wěn) 壓 輸 出 受 負 載 變 化 的 影 響輸 出 電 阻 R0 定 義 為 ： 當 輸 入 電 壓 UI（ 指 穩(wěn) 壓 電 路 輸 入電 壓 ） 保 持 不 變 ， 由 于 負 載 變 化 而 引 起 的 輸 出 電 壓 變化 量 與 輸 出 電 流 變 化 量 之 比 ， 即 輸 出 電 流 從 0變 化 到 最 大 額 定 輸 出 值 時 , 輸 出 電 壓的 相 對 變 化 量 被 稱 為 電 流 調 整 率 。（ 3） 電 流 調 整 率 SI : %100= 0=OOI I VVVS 1.

13、直 流 穩(wěn) 壓 電 源 測 試 ： 三 實 驗 任 務按 照 右 圖 連 接 串 聯(lián)型 直 流 穩(wěn) 壓 電 路 ，測 試 并 記 錄 電 路 的 Sv、 Si、 R0、Vomin、 Vomax等指 標 。 （ 注 ： Dz可 以 使 用 兩 只1N4148二 極 管 正向 串 聯(lián) ， 等 效Vz=1.3V） 四 設 計 要 求 1.電 源 變 壓 器 只 做 理 論 設 計 ； 2.合 理 選 擇 電 路 形 式 ； 3.完 成 全 電 路 理 論 設 計 、 計 算 機 輔 助 分 析 與 仿 真 、 安 裝 調 試 、 繪 制 電 路 圖 ， 自 制 印 刷板 ； 4.撰 寫 設 計 報 告 、 調 試 總 結 報 告 及 使 用 說 明 書 。